Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2010 удк ббк рецензент

η=Q_нт/Q_бр. (3.3.9)
В Q_бр должны быть учтены потери воды во всех одновременно действующих элементах сети.
Для отдельных элементов сети КПД составляет: для временных оросителей - 0,95...0,96; для выводных борозд и передвижных трубопроводов - 1; для стационарных трубопроводов - 0,98...0,99; для младших внутрихозяйственных (участковых) каналов в бетонированном русле - 0,97...0,98; в земляном русле - 0,9...0,92; для лотковых каналов на 1 км длины - 0,98...0,99. Для оросительной сети, состоящей из элементов разного порядка, КПД равен произведению КПД составляющих элементов.
В зависимости от протяженности для открытой сети с противофильтрационными мероприятиями ориентировочно КПД = 0,8...0,85, для трубчатой сети - 0,96...0,97.
Размеры поперечных сечений элементов оросительной сети определяют гидравлическим расчетом, для чего необходимы: расходы воды, уклоны каналов, отметки поверхности воды в них для обеспечения командования, требуемые напоры на водовыпусках из трубчатой сети, заложение откосов каналов, коэффициенты шероховатости русл и труб.
Для постоянно действующих каналов в земляном и облицованном руслах расчетными расходами воды являются нормальные, форсированные и минимальные. Нормальным называют максимальный расход брутто в начале рассчитываемого канала или участка, полученный исходя из максимальной ординаты графика гидромодуля. По нормальному расходу определяют размеры поперечного сечения, проверяют скорости воды, проектируют вертикальное сопряжение элементов сети.
Форсированный расход
Q_форс=Q_нормК_форс; (3.3.10)

где К_форс- коэффициент форсирования (запаса), определяемый нормативами.

По форсированному уровню воды в канале назначают высоту дамбы или глубину каналов.
Минимальным считают расход брутто, полученный расчетом по минимальной ординате графика гидромодуля. По минимальному расходу проверяют условия командования канала на водовыпусках в младшие каналы, если необходимо, устраивают подпорные сооружения.
Для каналов периодического действия расчетными являются нормальные расходы, для всех лотковых каналов - форсированные, для трубопроводов - нормальные.
Заложение откосов каналов зависит от угла естественного откоса грунтов или прочности покрытия канала, и определяют его по справочникам, нормативам или специальными расчетами. Коэффициент шероховатости влияет на скорости движения воды и потери напора и зависит от материала и состояния русла канала или трубопровода. Значения его приведены в справочниках.
Гидравлические расчеты каналов и трубопроводов проводят по формулам равномерного установившегося движения воды. Скоро­сти течения воды в каналах и трубопроводах должны быть в допустимых пределах: v_min<v<v_max. Минимальный предел скорости установлен для предотвращения процессов зарастания и заиления. По условию зарастания русл каналов v_min = 0,3 м/с. Предел скорости по условию заиления зависит от крупности наносов, содержащихся в воде. Для определения скорости начала осаждения наносов сравнивают мутность воды (содержание наносов в единице объема воды) и транспортирующую способность потока (количе­ство наносов в единице объема воды, которые может транспортировать поток без их осаждения). Транспортирующую способность потоков определяют по формулам, приведенным в справочниках.
Для каналов минимальная скорость составляет 0,3...0,5 м/с. Для трубопроводов обычно принимается v_min = 0,8 м/с.
Максимальную допустимую скорость в земляных руслах принимают из условия неразмываемости грунта. Для различных грун­тов эти скорости приведены в СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения» [41], в учебных и справочных изданиях [11, 26, 29, 48, 49 и др]. В облицованных и лотковых каналах максимальная скорость воды ограничена усло­вием спокойного течения на поворотах и водовыпусках, обычно принимаетсяV_max = 6 м/с.
В трубопроводах максимальная скорость ограничена опасностью гидравлического удара и допустимыми потерями напора в трубчатой сети.
Необходимые напоры в сети могут образоваться за счет понижения местности по трассам трубопроводов. Такие трубчатые сети или отдельные трубопроводы называют самонапорными. В противном случае необходима насосная станция.
В период эксплуатации оросительной сети при нарушениях проектных условий или недостаточно детальном учете условий при проектировании возможны нарушения формы и размеров по­перечных сечений каналов - деформации. Наиболее часто различные деформации происходят на каналах в земляном русле: заиление, зарастание, размыв, оползание и обрушение откосов, просадочные явления.
Заиление возможно при малых скоростях и большой мутности воды. Если при проектировании канала невозможно обеспечить достаточные уклоны и скорости, то в период эксплуатации требуется очистка каналов от наносов, т. е. выполнение больших объемов работ. Возможно также понижение мутности воды путем устройства в начале оросительной сети бассейна-отстойника или перехвата наносов в конструкции головного водозаборного сооружения.
При зарастании дна и откосов канала в период эксплуатации необходимо косить или сжигать (что нежелательно) растительность, применять ядохимикаты (что тоже нежелательно), раз­водить травоядные виды рыб. Последний способ приносит двойную пользу, но требует изменения режима работы канала. Применение покрытий и экранов, при устройстве которых ос­нование обрабатывают гербицидами, также предотвращает зарастание каналов.
Размывы русла можно предотвратить, если при проектировании уменьшить уклоны (путем устройства перепадов, быстротоков), предусмотреть облицовку канала или искусственную шероховатость русла.
Обрушения и оползания откосов происходят из-за нарушения угла естественного откоса грунта, из-за неоднородности грунтов по трассе каналов. Для предотвращения таких деформаций устраивают более пологие откосы, что увеличивает ширину канала по верху, или крепят откосы. Просадки грунтов проявляются в виде неравномерных осадок и трещин при увлажнении лёссовых грунтов. При строительстве каналов и сооружений на лёссовых грунтах нужны надежные противофильтрационные меры, предварительное замачивание грунта перед строительством, замена лёссового грунта на устойчивый, изменение размеров сечений и сооружений с учетом будущих просадок.
При выборе конструкций и расчетах каналов большое внимание уделяют снижению фильтрационных потерь из каналов, повышению их КПД. Отрицательные последствия таких потерь: излишние затраты воды, увеличение подаваемых расходов и размеров поперечных сечений каналов и сооружений, опасность подъема уровня грунтовых вод, заболачивания и засоления земель. Снизить фильтрационные потери из каналов можно, уменьшив водопроницаемость грунтов путем их уплотнения, кольматации, химической обработки, пропитывания битумом и др. Против фильтрации широко применяют облицовки и экраны, замену при реконструкции каналов в земляном русле на лотковые или на трубопроводы. При эксплуатации оросительной сети снижению потерь воды способствует четкое соблюдение планов водоподачи.